[发明专利]基于量子加密的轨道交通信号系统及通信方法

说明书

本发明的基于量子加密的轨道交通信号系统，轨道交通信号系统的数据通信子系统的两端均设置有通信终端、业务路由器、量子加密路由器和量子秘钥分发终端，两量子秘钥分发终端经一条光纤相连接，通信终端与业务路由器、业务路由器与量子加密路由器、量子加密路由器与量子秘钥分发终端均通信连接，两业务路由器也通信连接。本发明的基于量子加密的轨道交通信号系统及通信方法，解决了轨道交通信号系统中控制数据传输过程未加密或者采用传统加密技术所存在的秘钥容易被破解和攻击的技术问题，使用了不会窃取成功的量子技术来传输秘钥，确保了信号系统中业务数据的高安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于量子加密的轨道交通信号系统及通信方法，属于轨道交通信号控制领域，更具体的说，主要在列车运行控制系统中保证业务数据传输的高安全性，不被破解、不受恶意攻击等。使得列车控制安全信息的传输过程相较传统技术具有更高级的完整性、机密性和不可否认性，从而确保信号系统整体更为可靠安全。

背景技术

在轨道交通领域中，信息传输类型较多，包含安全和非安全数据。目前已开通或者在建的轨道交通信号系统中，部分线路对列车运行控制数据通信未采取任何加密保护，部分采用常规的加密方式，但是经典密码加密算法不属于“绝对安全”的通信系统，随着计算科技的发展，计算能力的提升使得经典密码加密技术面临越来越大的破解威胁，已不足于可靠地保障重要业务的通信安全。由于轨道交通涉及千万普通民众的日常出行，成为城市运行不可分割的一部分，对于信号系统的安全性有越来越高的要求，因此承载其业务数据的通信系统的网络安全问题需要得到很好的解决。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于量子加密的轨道交通信号系统及通信方法。

本发明的基于量子加密的轨道交通信号系统，包括设置于轨道交通信号系统的数据通信子系统一端的第一通信终端、第一业务路由器、第一量子加密路由器和第一量子秘钥分发终端，以及设置于数据通信子系统另一端的第二通信终端、第二业务路由器、第二量子加密路由器和第二量子秘钥分发终端；其特征在于：所述第一量子秘钥分发终端与第二量子秘钥分发终端经一条光纤形成的量子隧道相连接，量子秘钥分发终端用于产生量子并经测量形成量子秘钥；所述第一量子秘钥分发终端与第一量子加密路由器通信连接，第二量子秘钥分发终端与第二量子加密路由器通信连接，以实现量子秘钥的传输；

所述第一通信终端与第一业务路由器通信连接，第二通信终端与第二业务路由器通信连接，以实现业务数据的传输；所述第一业务路由器与第一量子加密路由器通信连接，第二业务路由器与第二量子加密路由器通信连接，以实现业务数据及加密的业务数据的传输，量子加密路由器实现数据的加密和解密；所述第一业务路由器与第二业务路由器通信连接，以实现加密的业务数据的传输。

本发明的基于量子加密的轨道交通信号系统的通信方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

步骤①：第一量子分发秘钥终端通过一对纠缠的量子将秘钥传输给第二量子分发秘钥终端；

步骤②：第一量子分发秘钥终端将测量得到的量子秘钥分发给第一量子加密路由器；

步骤③：第二量子分发秘钥终端将测量得到的量子秘钥分发给第二量子加密路由器；

步骤④：第一通信终端将业务数据发送给第一业务路由器；

步骤⑤：第一业务路由器将接收的业务数据发送给第一量子加密路由器；

步骤⑥：第一量子加密路由器将接收的业务数据通过量子秘钥进行加密，形成加密的业务数据；并将加密的业务数据发送给第一业务路由器；

步骤⑦：第一业务路由器将接收的加密的业务数据发送给第二业务路由器；

步骤⑧：第二业务路由器将接收的加密的业务数据发送给第二量子加密路由器；第二量子加密路由器接收到加密的业务数据后，利用量子秘钥将加密的业务数据进行解密还原为业务数据；